CN109038739A - 可调节式双电池***及其控制方法、以及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调节式双电池***及其控制方法、以及汽车，其中，可调节式双电池***包括：主电池包，主电池包与负载的供电输入端电连接；副电池包、以及转换器；转换器的输入端与副电池包电连接，以及转换器的输出端与负载的供电输入端电连接；其中，转换器用于对副电池包的输出电压和/或输出电流进行调节。本发明方案中，采用转换器将主、副电池包进行电气隔离，其电芯之间不直接进行电气连接，即便主、副电池包采用不同的电芯也不会产生一致性问题，则采用不同的电芯的副电池包均可接入***使用，降低了使用限制；并且，转换器可以对副电池包的输出电压和输出电流进行调节，进而保证主电池包和副电池包的输出电流或输出电压一致。

Description

可调节式双电池***及其控制方法、以及汽车

技术领域

本发明涉及电池***技术领域，具体涉及一种可调节式双电池***及其控制方法、以及汽车。

背景技术

目前，电池***成本一般占纯电动乘用车的百分之四十至百分之六十，而为了降低乘用车客户一次性购置成本，现有技术中通过将一个大能量的电池包分拆成两个小能量的主、副电池包，用户购车时车辆只配置主电池包，当用户偶尔需要长距离出行时可临时租用副电池包。

然而，现有技术中采用双电池包提供动力源的电动乘用车，一般将主、副电池包直接并联，使得仅当两个电池包电芯类型一致，新旧程度相近且电压相近时才能使用，进而增加了副电池包的使用限制；同时，这种限制使得电芯不同的两个电池包不能同时使用，而单个电池包使用时则对放电倍率的要求较高，进而会加速电池包的损坏。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的可调节式双电池***及其控制方法、以及汽车。

根据本发明的一个方面，提供了一种可调节式双电池***，包括：主电池包，所述主电池包与负载的供电输入端电连接；其特征在于，所述可调节式双电池***还包括：副电池包、以及转换器；

所述转换器的输入端与所述副电池包电连接，以及所述转换器的输出端与负载的供电输入端电连接；

其中，所述转换器用于对副电池包的输出电压和/或输出电流进行调节，以使副电池包的输出电压和/或输出电流与主电池包的输出电压和/或输出电流保持一致。

进一步的，所述可调节式双电池***还包括：副电池包的正极直流接触器、以及副电池包的负极直流接触器；

所述转换器的输入端与所述副电池包电连接具体为：所述副电池包的正极通过副电池包的正极直流接触器与转换器的正极输入端电连接，所述副电池包的负极通过副电池包的负极直流接触器与转换器的负极输入端电连接。

进一步的，所述副电池包由多个标准化的电池分包串联和/或并联组成。

进一步的，每个电池分包的高低压接插件采用快插结构。

进一步的，所述可调节式双电池***还包括：预充电路，所述预充电路与所述副电池包的正极直流接触器并联。

进一步的，所述预充电路包括预充直流继电器和预充电阻，所述预充直流继电器和所述预充电阻串联。

根据本发明的另一方面，提供了一种双电池切换的控制方法，该方法由整车控制器执行，用于上述可调节式双电池***，其特征在于，所述方法包括：

在主电池包提供动力源时，判断是否满足主电池包和副电池包同时工作的条件；若是，则控制对副电池包进行上电；

当上电完成后，比较主电池包的输出电压与副电池包的输出电压的大小；

根据比较结果控制转换器的工作模式，以对所述副电池包的输出电压进行调节。

进一步的，所述控制对副电池包进行上电进一步包括：

依次控制副电池包的负极直流接触器闭合，以及副电池包的正极直流接触器闭合。

进一步的，所述根据比较结果控制直流变直流转换器的工作模式，以对所述副电池包的输出电压进行调整进一步包括：

若主电池包的输出电压高于副电池包的输出电压，则控制直流变直流转换器进入升压模式，以对所述副电池包的输出电压进行升压处理；和/或，

若主电池包的输出电压低于副电池包的输出电压，则控制直流变直流转换器进入降压模式，以对所述副电池包的输出电压进行降压处理。

根据本发明的又一方面，提供了一种汽车，其特征在于，所述汽车包括整车控制器，以及上述的可调节式双电池***。

根据本发明提供的可调节式双电池***及其控制方法、以及汽车，其中，可调节式双电池***包括：主电池包，主电池包与负载的供电输入端电连接；副电池包、以及转换器；转换器的输入端与副电池包电连接，以及转换器的输出端与负载的供电输入端电连接；其中，转换器用于对副电池包的输出电压和/或输出电流进行调节。本发明方案中，采用转换器将主、副电池包进行电气隔离，其电芯之间不直接进行电气连接，即便主、副电池包采用不同的电芯也不会产生一致性问题，则采用不同的电芯的副电池包均可接入***使用，降低了使用限制；并且，转换器可以对副电池包的输出电压和输出电流进行调节，进而保证主电池包和副电池包的输出电流或输出电压一致。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的可调节式双电池***的结构框图；

图2示出了根据本发明另一个实施例的可调节式双电池***的结构示意图；

图3示出了根据本发明一个具体实施例的可调节式双电池***的结构示意图；

图4示出了根据本发明一个实施例的双电池切换的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本发明一个实施例的可调节式双电池***的结构框图。如图1所示，该可调节式双电池***10包括：主电池包B1，副电池包B2以及转换器T3。

主电池包B1与负载的供电输入端电连接，其采用一体式设计，长期固定在车上，除了维护更换，一般不拆卸，在下文描述中，整体式电池包即主电池包B1；可选的，所述主电池包安装在前后轴之间的车辆底板下。而副电池包B2则需要经常拆卸。

转换器T3的输入端与所述副电池包B2电连接，以及所述转换器T3的输出端与负载的供电输入端电连接；所述转换器用于对副电池包的输出电压和/或输出电流进行调节，以使副电池包的输出电压和/或输出电流与主电池包的输出电压和/或输出电流保持一致。可选的，转换器T3为电压电流均可调节式直流变直流转换器，该转换器T3对应的电路为非隔离型双向电力电子电路。

具体地，在主电池包B1和副电池包B2之间采用转换器，采用转换器T3将主、副电池包进行电气隔离，其电芯之间不直接进行电气连接，即便采用不同的电芯也不会产生一致性问题，这样副电池包B2可采用不同样的电芯，例如，采用不同的能量型电芯，低成本电芯与模组等，以降低成本以及降低使用限制。并且，采用转换器，可以更便于实现双电池包同时工作驱动车辆，并在此过程中分配放电功率，有效地降低车辆对副电池包B2的放电倍率要求，从而降低成本；同时，在使用过程中避免副电池包B2大功率放电，延长副电池包B2的使用寿命，与此同时，对于主电池包B1而言，也会降低其放电倍率，改善放电工况，延长使用寿命。

可选的，副电池包B2由多个标准化的电池分包串联和/或并联组成，多个标准化的电池分包组成的副电池包B2的正负极在两端的电池分包上，以最大程度上减小短路的可能性。为了解决现有技术中电动汽车的双电池包中的副电池包不便于安装及拆下，无法实现模块化及标准化导致的不便于租用和成本过高等问题，在本发明中，对副电池包B2采用模块化设计。

图2示出了根据本发明另一个实施例的可调节式双电池***的结构示意图。其中，副电池包B2采用模块化设计。如图2所示，副电池包B2进一步包括n个标准化电池分包B21、B22……B2n，其中，n个标准化电池分包串联组成副电池包B2，但是本发明并不以此为限，具体实施时，也可以根据供电需求，将n个标准化电池分包进行串联，或者，将n个标准化电池分包进行串联和并联的混合连接。并且，多个标准化电池分包可以是完全相同的，也可以是不同的。

副电池包B2采用模块化设计，首先，其中各个电池分包的体积和重量小，布置灵活，可充分利用车辆有限的不规则空间，且便于装配拆卸；其次，该分包设计成标准化和模块化的，对于不同的车辆及应用需求可以方便得并联或串联该分包，从而降低成本，提升通用性，利于推广。

可选的，每个电池分包的高低压接插件采用快插结构，便于相应电池分包快速装配和拆卸。

图2的可调节式双电池***20还包括：主电池包的正极直流接触器C11和负极直流接触器C12，该正极直流接触器C11与主电池包B1的正极相连，负极直流接触器C12与主电池包B1的负极相连，则主电池包B1与负载的供电输入端电连接具体为：主电池包B1的正极通过其正极直流接触器C11与负载的第一输入端电连接；主电池包B1的负极通过其负极直流接触器C12与负载的第二输入端电连接。

图2的可调节式双电池***20还包括：副电池包的正极直流接触器C21和负极直流接触器C22，其中，副电池包B2的正极与其负极直流接触器C21相连，副电池包B2的负极与其负极直流接触器C22相连。

图2的可调节式双电池***20中，转换器T3的输入包括正极输入端和负极输入端，则转换器T3的输入端与所述副电池包B2电连接具体为：所述副电池包B2的正极通过副电池包的正极直流接触器C21与转换器的正极输入端电连接，所述副电池包B2的负极通过副电池包的负极直流接触器C22与转换器的负极输入端电连接。

图2的可调节式双电池***20中，转换器T3的输出包括正极输出端和负极输出端，则所述转换器T3的输出端与负载的供电输入端电连接具体为：转换器T3的正极输出端与负载的第一供电输入端电连接，转换器T3的负极输出端与负载的第二供电输入端电连接。

图3示出了根据本发明一个具体实施例的可调节式双电池***的结构示意图。如图3所示，该可调节式双电池***30还包括：两个预充电路电路，其中一个预充电路用于副电池包B2上强电过程中的预充，另一个预充电路用于主电池包B1上电过程中的预充。

图3中，一个预充电路与所述副电池包B2的正极直流接触器C21并联。该预充电路包括预充直流继电器C23和预充电阻R21，所述预充直流继电器C23和所述预充电阻R21串联。

图3中，另一个预充电路与主电池包B1的正极直流接触器C11并联，该预充电路包括预充直流继电器C13和预充电组R11，预充直流继电器C13和预充电组R11串联。

图3的可调节式双电池***30还包括保险丝F11、保险丝F21以及保险丝F31。其中，保险丝F11与主电池包的正极直流接触器C11串联；保险丝F21与副电池包的正极直流接触器C21串联；保险丝F31接于双电池***的正极输出端和负载之间。

图3中示出的副电池包B2仅有四个标准化的电池分包(B21、B22、B23以及B24)串联组成，但是本发明并不以此数量和连接方式为限，具体实施时，可以根据供电需求灵活设置电池分包的数量以及各个电池分包的连接方式。

上述实施例提供的可调节式双电池***，采用转换器将主、副电池包进行电气隔离，其电芯之间不直接进行电气连接，即便主、副电池包采用不同的电芯也不会产生一致性问题，则采用不同的电芯的副电池包均可接入***使用，例如可采用低放电倍率的电芯，从而降低电芯及电池包的成本，以及降低了使用限制；并且，利用转换器对主电池包和副电池包的放电功率进行分配，可以降低车辆对于主、副电池包的功率需求，从而降低单个电池包的放电倍率，延长使用寿命。进一步的，将副电池包设计成由多个标准化的电池分包组成，利用电池分包的体积小以及重量轻的特点，可以借助简易工具进行拆卸；以及，采用模块化和标准化设计，减小了副电池包与车辆底盘等的耦合性，从而可用于不同品牌及型号的乘用车，利于推广和降低成本。

图4示出了根据本发明一个实施例的双电池切换的控制方法的流程图。该控制切换方法用于上述实施例中的可调节式双电池***，该方法实现了从主电池包单独使用切换到主、副电池包通过转换器调节后共同使用的状态。如图4所示，该方法包括：

步骤S401：在主电池包提供动力源时，判断是否满足主电池包和副电池包同时工作的条件；若是，则执行步骤S402；若否，则本方法结束。

该控制切换方法由使用上述实施例中的可调节式双电池***的汽车的整车控制器(Vehicle Control Unit，简称VCU)执行，将该整车控制器作为可调节式双电池***的上层控制器，以实现对双电池的切换控制。

具体地，在主电池包单独供电过程中，根据可调节式双电池***的性能参数，或者根据用户的请求，判断是否满足主电池包和副电池包同时工作的条件。在本发明中，并不限定性能参数的获取方式，具体实施时，本领域技术人员可根据汽车的配置，灵活确定获取方式。可选的，可调节式双电池***的性能参数由汽车的电池管理***中的实时参数采集模块采集得到，然后由整车控制器和电池管理***进行通信，以传输实时性能参数给整车控制器。

进一步的，该判断是否满足主电池包和副电池包同时工作的条件步骤分为两个层次，其一，判断是否需要主电池包和副电池包同时工作。可选的，需要主电池包和副电池包同时工作的情况包括但不限于，主电池包电量低于第一预设电量，以至于无法正常行驶甚至无法限功率行驶；主电池包发生预设类型的故障、或主电池包的故障程度超过第一预设值；和/或接收到保留主电池包电量的请求。若出现上述情况，则确定需要主电池包和副电池包同时工作，以提供动力源，则进行第二个层次的判断。

其二，判断主电池包和副电池包是否满足同时工作的条件。可选的，主电池包和副电池包满足同时工作的条件的情况包括但不限于，副电池包电量高于第二电量，可支持车辆正常行驶或限功率行驶；副电池包未发生预设类型的故障，或故障程度低于第二预设值；和/或，接收到可使用副电池包电量的权限。若上述情况也符合，则确定满足主电池包和副电池包同时工作的条件，则执行步骤S402；否则，则整车控制器退出控制程序。

步骤S402：控制对副电池包进行上电。

整车控制器控制副电池包完成上电流程。可选的，由于主电池包不需要断开，汽车电力电子部件的电容电压不会降低，则不需要预充电过程，则控制对副电池包进行上电进一步包括：依次控制副电池包的负极直流接触器闭合，以及副电池包的正极直流接触器闭合。

步骤S403：当上电完成后，比较主电池包的输出电压与副电池包的输出电压的大小。

可选的，主电池包的输出电压和副电池包的输出电压由汽车的电池管理***采集得到。

步骤S404：根据比较结果控制转换器的工作模式，以对所述副电池包的输出电压进行调节。

具体地，根据比较结果控制转换器的工作模式，以使该转换器在相应的工作模式下，调节副电池包的输出电压，并使调节后的输出电压与主电池包的输出电压的电压差小于预设电压差值。进一步的，所述根据比较结果控制直流变直流转换器的工作模式，以对所述副电池包的输出电压进行调整进一步包括：若主电池包的输出电压高于副电池包的输出电压，则控制直流变直流转换器进入升压模式，以对所述副电池包的输出电压进行升压处理；和/或，若主电池包的输出电压低于副电池包的输出电压，则控制直流变直流转换器进入降压模式，以对所述副电池包的输出电压进行降压处理。若比较结果显示主电池包的输出电压和副电池包的输出电压的电压差满足预设电压差值，则对副电池包的输出电压进行调节，保持副电池包的输出电压不变。

在本发明的一个可选的实施例中，为使用户及时了解当前可调节式双电池***对外的供电方式，在完成上述调节步骤之后，整车控制器发送提示信号，提示用户双电池同时工作，例如，点亮仪表上的同时工作信号灯。

并且，在主电池包和副电池包共同运行以提供动力源的过程中，根据主电池包和副电池包的实时状态调节副电池包的电压电流。

根据本实施例提供的双电池切换的控制方法，可以在由主电池包单独提供动力源的过程中，根据双电池***的性能参数或用户的请求，及时判断是否满足双电池同时工作的条件，以保障汽车的正常行驶。并且，在满足条件时，控制对副电池包进行上电，然后根据主电池包和副电池包的输出电压控制转换器的工作模式，以供转换器在相应的工作模式下对副电池包的输出电压进行调节，进而避免产生一致性的问题。

本发明还公开了一种汽车，该汽车包括整车控制器，以及上述可调节式双电池***。

其中，可调节式双电池***在汽车上有三种使用模式：第一种，单独使用主电池包，则只闭合主电池包的正极直流接触器和负极直流接触器，而断开其它直流接触器，此时转换器不工作；第二种，单独使用副电池包，则只闭合副电池包的正极直流接触器和负极直流接触器，而断开其它直流接触器，此时，转换器根据副电池包电压情况和电机控制器的需求进行升压或降压，举例来说，一般电机控制器的高效工作电压范围为350-400伏，若副电池包的电压不在此范围，则可以通过转换器进行调节，以满足电机控制器的工作要求，此处的升压或降压一方面可满足电机控制器的工作电压范围，另一方面可提升其工作效率；第三种模式同时并联使用主、副电池包，则闭合主电池包的正极直流接触器和负极直流接触器，以及闭合副电池包的正极直流接触器和负极直流接触器，此时转换器根据主、副电池包电压情况进行升压或降压。

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟***或者其它设备固有相关。各种通用***也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类***所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的可调节式双电池***中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (10)

1.一种可调节式双电池***，包括：主电池包，所述主电池包与负载的供电输入端电连接；其特征在于，所述可调节式双电池***还包括：副电池包、以及转换器；

所述转换器的输入端与所述副电池包电连接，以及所述转换器的输出端与负载的供电输入端电连接；

其中，所述转换器用于对副电池包的输出电压和/或输出电流进行调节，以使副电池包的输出电压和/或输出电流与主电池包的输出电压和/或输出电流保持一致。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述可调节式双电池***还包括：副电池包的正极直流接触器、以及副电池包的负极直流接触器；

所述转换器的输入端与所述副电池包电连接具体为：所述副电池包的正极通过副电池包的正极直流接触器与转换器的正极输入端电连接，所述副电池包的负极通过副电池包的负极直流接触器与转换器的负极输入端电连接。

3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述副电池包由多个标准化的电池分包串联和/或并联组成。

4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，每个电池分包的高低压接插件采用快插结构。

5.根据权利要求4所述的***，其特征在于，所述可调节式双电池***还包括：预充电路，所述预充电路与所述副电池包的正极直流接触器并联。

6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述预充电路包括预充直流继电器和预充电阻，所述预充直流继电器和所述预充电阻串联。

7.一种双电池切换的控制方法，该方法由整车控制器执行，用于权利要求1-6任一项所述的可调节式双电池***，其特征在于，所述方法包括：

在主电池包提供动力源时，判断是否满足主电池包和副电池包同时工作的条件；若是，则控制对副电池包进行上电；

当上电完成后，比较主电池包的输出电压与副电池包的输出电压的大小；

根据比较结果控制转换器的工作模式，以对所述副电池包的输出电压进行调节。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述控制对副电池包进行上电进一步包括：

依次控制副电池包的负极直流接触器闭合，以及副电池包的正极直流接触器闭合。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据比较结果控制直流变直流转换器的工作模式，以对所述副电池包的输出电压进行调整进一步包括：

若主电池包的输出电压高于副电池包的输出电压，则控制直流变直流转换器进入升压模式，以对所述副电池包的输出电压进行升压处理；和/或，

若主电池包的输出电压低于副电池包的输出电压，则控制直流变直流转换器进入降压模式，以对所述副电池包的输出电压进行降压处理。

10.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括整车控制器，以及权利要求1-6中任一项所述的可调节式双电池***。